КИРХГОФА ЗАКОН ИЗЛУЧЕНИЯ

Кирхгофа закон излучения - установлен нем. физиком Г.Р. Кирхгофом в 1859 г., применившим к излучению законы термодинамического равновесия. Известно, что всякое тело поглощает часть падающего на него эл.-магн. излучения, другую часть отражает и, вообще говоря, ещё одну часть пропускает. Доля поглощаемого излучения для данной частоты эл.-магн. колебаний наз. поглощательной способностью тела. Поглощательная способность зависит также от темп-ры тела T. В свою очередь, каждое нагретое тело излучает энергию по нек-рому закону . К. з. и. утверждает, что отношение излучательной способности к поглощательной для всех тел (независимо от их формы, хим. состава, агрегатного состояния, св-в поверхности и т.д.) при данной темп-ре и для данной частоты одинаково: . (1) Универсальная ф-ция частоты и темп-ры есть излучательная способность абсолютно чёрного тела, она определяется Планка законом излучения. У абсолютно чёрного тела , у др. тел а < 1, поэтому их излучательная способность на любой частоте и для любой темп-ры меньше, чем у абсолютно чёрного тела при той же частоте и темп-ре. В астрофизике К. з. и. широко применяется при исследованиях распространения излучения в звёздах и в межзвёздной среде. При этом К. з. и. обычно используется в отличной от (1), т.н. локальной, форме: , (2) где - коэфф. излучения (энергия, излучаемая единичным объёмом в единичном интервале частот в единичный телесный угол за ед. времени), - коэфф. поглощения с учётом вынужденного испускания (, где - плотность вещества, а и - соответственно непрозрачность и эффективная длина пробега фотонов для частоты ), - интенсивность излучения абсолютно чёрного тела. Спектр. распределение энергии излучения непрозрачных тел, у к-рых не зависит от частоты, согласно К. з. и., имеет такой же вид, как и у абсолютно чёрного тела. Такие тела наз. серыми. К. з. и. объясняет хорошо известные экспериментальные факты: 1) вещество излучает сильнее на тех частотах, на к-рых сильнее поглощает, 2) хорошо поглощающее тело одновременно явл. интенсивно излучающим. К. з. и. справедлив лишь для теплового излучения, к-рое возникает, когда между частицами вещества устанавливается термодинамич. равновесие при определённой, единой для всех компонентов вещества, темп-ре. Напр., для атмосфер звёзд это означает, что распределения электронов и ионов по скоростям должны описываться Максвелла распределениями с одинаковой темп-рой, степень ионизации должна определяться Саха формулой, заселённости возбуждённых состояний атомов должны соответствовать Больцмана распределению и т.д. Однако К. з. и. часто применяют и в тех случаях, когда излучение не находится в равновесии с веществом и его распределение по частотам существенно отличается от планковского. При этом предположение о термодинамич. равновесии между частицами излучающего вещества оказывается хорошим, часто используемым при решении многих астрофизич. задач, приближением. В соответствии со сказанным, К. з. и. широко применяется для исследования переноса энергии излучением внутри звёзд и в их поверхностных слоях, а также при решении различных вопросов, касающихся взаимодействия эл.-магн. излучения с веществом космич. объектов, - во всех тех случаях, когда вещество находится в состоянии термодинамич. равновесия. Однако К. з. и. нельзя применять, напр., к солнечной короне, условия термодинамич. равновесия в к-рой сильно нарушены, он непригоден также для определения излучательных способностей источников нетеплового космич. излучения (синхротронного, мазерного и т. д.). Степень отклонения от К. з. и. может служить мерой отличия излучения космич. объектов от теплового. (Д.К. Надёжин)